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La batterie lithium-ion représente seule un tiers du prix du véhicule électrique

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La batterie haute tension est le cœur de la voiture électrique.

Et le véhicule électrique se distingue du véhicule thermique par un prix particulièrement élevé.

Le prix de vente d'une citadine électrique est plus élevé de près de 11 000 euros que celui d'une citadine à moteur essence.

C'est à peu près le prix de la batterie haute tension, qui à elle seule représente près d'un tiers du prix d'une citadine électrique.

Légitimement, de nombreux automobilistes, poussés vers le véhicule électrique à travers des interdictions de circulation des véhicules à moteurs thermique dans les grandes villes, s'interrogent sur le prix élevé de la voiture électrique, donc de la batterie.

Il faut dire que les chiffres bruts sont éloquents.

Ainsi, la batterie d'une Renault Zoe de 52 kW/h (seule) est facturée environ 8 100 euros selon les pays.

Les batteries automobiles sont généralement conçues pour conserver une efficacité optimale durant au moins 1 000 cycles de charges complètes.

Quand on sait que la durée de vie de la batterie haute tension est limitée à 8 ans ou 160 000 kilomètres, cela laisse rêveur.

C'est-à-dire qu'au bout de 8 ans, la capacité restante de la batterie haute tension la rend inutilisable dans un véhicule électrique et que le remplacement de la batterie ou de la voiture électrique s'impose.

Quelles sont les caractéristiques de la batterie de type lithium-ion de voiture électrique qui justifient ce niveau de prix élevé?

La grande majorité des véhicules électriques utilisent des batteries de type lithium-ion.

Ces accumulateurs offrent la meilleure densité énergétique (environ 150 Wh/kg).

De plus, elles ne subissent pas d'effet mémoire. Ce qui signifie que leur performance n'est pas affectée lorsqu'elles sont rechargées avant d'avoir été totalement déchargées.

Le fonctionnement des batteries de type lithium-ion repose sur l'échange d'ions lithium entre deux électrodes (plus et moins) baptisées anode et cathode. Elles sont généralement composées de cobalt et de graphite.

Ces échanges d'ions entre les électrodes s'effectuent dans une substance chimique liquide dite électrolyte.

Une batterie au lithium comprend plusieurs cellules gérées par un calculateur électronique.

La batterie Z.E. 50 de 52 kWh de capacité de la Renault Zoe comprend 192 cellules pour une autonomie théorique de 395 kilomètres (selon la norme WLTP).

De quoi dépend le prix de la batterie de type lithium-ion d'une voiture électrique ?

Vendue seule 8 100 euros, la batterie Z.E. 50 de 52 kWh de capacité de la Renault Zoe est l'une des moins chères du marché à ce jour.

Le prix d'une batterie de type lithium-ion d'une voiture électrique dépend de sa capacité énergétique en kilowattheure (kWh) et de la puissance du moteur qu'elle alimente.

La capacité énergétique en kilowattheure (kWh) de la batterie conditionne l'autonomie de la voiture électrique.

Le prix de la batterie de type lithium-ion d'une voiture électrique va-t-il baisser ?

En 2015, selon les analystes de BloombergNEF, le prix de la batterie haute tension d'une voiture électrique représentait plus de la moitié du coût de production du véhicule électrique (57 %).

Les économies d'échelle liées au développement du marché du véhicule électrique ont fait chuter le tarif du kilowattheure.

En 2010, le kilowattheure atteignait 1 037 euros en moyenne, alors qu'en 2018, il tombait sous la barre des 160 euros.

Le prix des batteries de type lithium-ion des voitures électriques a profité de la baisse du coût du lithium au cours des dernières années.

Depuis 2015, des mines ont vu le jour pour anticiper la demande du marché de la voiture électrique.

Les cours de la matière première lithium ont connu des baisses qui influent sur le prix des batteries haute tension.

Historiquement utilisé dans l'industrie du verre et de la céramique, l'usage du lithium pour la fabrication des batteries dépasse désormais les autres utilisations.

Le lithium, dont les ressources mondiales sont estimées à 80 millions de tonnes, n'est pas un métal rare, mais il est actuellement considéré comme l'un des matériaux clés de la transition énergétique.

Le métal lithium est issu des grandes étendues d'eau salée du « triangle du lithium » (Chili, Argentine, Bolivie) où se trouve environ 70% des ressources mondiales, et de roches et de différents minéraux que l'on retrouve en Australie ou au Canada.

Après extraction, les concentrés miniers et le lithium issu des saumures sont transformés en composés chimiques de lithium, principalement en carbonate ou en hydroxyde.

En 2019, la Chine détenait 80 % des capacités mondiales de conversion du lithium et près des deux tiers des capacités mondiales de production de cellules de batteries lithium-ion.

Cinq entreprises assurent près de 80% de la production mondiale, c'est-à-dire l'extraction et la transformation en composés chimiques de lithium.

En 2019, la demande de lithium minier était comprise entre 290 000 et 336 000 tonnes d'équivalent carbonate de lithium.

Malgré des perspectives de croissance exponentielle, le marché du lithium a traversé des phases tourmentées.

Une situation d'offre excédentaire a tiré les prix à la baisse du nouvel "or blanc".

Ces baisses liées à une offre supérieure à la demande semblent derrière nous.

Avec la transition écologique et le développement de la voiture électrique, le lithium est devenu une matière première recherchée dont le cours progresse sur le marché des matières premières en 2021.

La demande de lithium destinée aux véhicules électriques pourrait être supérieure à l'offre à partir de 2023.

Le cours de la matière lithium est probablement amené à progresser à moyen terme avec la progression des ventes de véhicules électriques et une situation d'une offre excédentaire dans un marché oligopolistique.

Une batterie haute tension d'une capacité de 90 kWh compte une dizaine de kilos de cobalt.

Le cobalt est un matériau rare et coûteux. De nouveaux gisements de cobalt devraient être exploités pour répondre aux besoins du marché automobile.

Les chercheurs tentent de réduire la teneur des batteries haute tension en cobalt.

Plus abondant et moins coûteux, le nickel pourrait être utilisé dans les batteries haute tension.

Les constructeurs vont néanmoins faire baisser le prix des batteries haute tension dans les années qui viennent grâce à la recherche et aux économies d'échelles.

Sources: Renault, Wavestone

Eric Houguet, 23/08/2021
   
 

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• La batterie lithium-ion représente seule un tiers du prix du véhicule électrique

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